CN202998000U

CN202998000U - 步进电机控制电路

Info

Publication number: CN202998000U
Application number: CN 201220739696
Authority: CN
Inventors: 杜万庆; 庞媛媛; 杨钧; 杜庆丽; 郑邵娄
Original assignee: LUOYANG YELLOW RIVER FLEXIBLE SHAFT CONTROLLER CO Ltd
Current assignee: LUOYANG YELLOW RIVER FLEXIBLE SHAFT CONTROLLER CO Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-12-28

Abstract

本实用新型关于步进电机控制电路，包括：电源处理模块，具有一个外接电源的电源输入端和两个输出电压不同的电源输出端；微控制单元模块，与电源处理模块的一个电源输出端连接，且有多个模数转换端口，其中一个模数转换端口与操纵传感器连接且另一个模数转换端口与步进电机位置传感器连接，微控制单元模块接收操纵传感器和步进电机位置传感器的采集信号，并输出步进电机控制信号；步进电机驱动模块，与电源处理模块的另一个电源输出端、微控制单元模块和步进电机线圈分别连接，接收微控制单元模块输出的步进电机控制信号，并向步进电机线圈输出控制命令。本实用新型的控制电路可以方便的对机械阀和发动机节气门的开度进行精确且稳定的控制。

Description

步进电机控制电路

技术领域

本实用新型涉及工程机械控制技术，特别是涉及一种对步进电机进行控制的电路结构。

背景技术

目前，现有的工程机械所用到的机械阀和发动机节气门，其开度都是使用单杆比例操纵器和软轴来控制的。但是，由于这种类型的传动机构的传动节点较多，因此，会存在传动效率较低、操纵力量比较大、操作空间较大以及在使用中会产生空行程等问题，从而要对机械阀和发动机节气门的开度进行精确控制是非常困难的。

有鉴于上述现有的机械阀和发动机节气门的开度控制存在的问题，发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的步进电机控制电路，能够克服现有的机械阀和发动机节气门的开度控制存在的问题，使其更具实用性。经过不断的研究设计,并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有的机械阀和发动机节气门的开度控制存在的问题，而提供一种新型结构的步进电机控制电路，所要解决的技术问题是，可以方便的对机械阀和发动机节气门的开度进行精确控制。

本实用新型的目的及解决其技术问题可采用以下的技术方案来实现。

依据本实用新型提出的步进电机控制电路，包括：电源处理模块，具有一个外接电源的电源输入端和两个输出电压不同的电源输出端；微控制单元模块，与所述电源处理模块的一个电源输出端连接，且具有多个模数转换端口，其中两个模数转换端口中的一个模数转换端口与操纵传感器连接且另一个模数转换端口与步进电机位置传感器连接，接收操纵传感器和步进电机位置传感器的采集信号，并输出步进电机控制信号；步进电机驱动模块，与电源处理模块的另一个电源输出端、微控制单元模块以及步进电机线圈分别连接，接收微控制单元模块输出的步进电机控制信号，并向步进电机线圈输出控制命令。

本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

较佳的，前述的步进电机控制电路，其中所述电源处理模块的两个电源输出端分别为24V电源输出端和5V电源输出端，所述24V电源输出端与微控制单元模块连接，所述5V电源输出端与步进电机驱动模块连接。

较佳的，前述的步进电机控制电路，其中所述微控制单元模块具有多个I/O接口，且所述I/O接口的数量不小于20个。

较佳的，前述的步进电机控制电路，其中步进电机驱动模块包括：THB系列的电机驱动芯片。

借由上述技术方案，本实用新型的步进电机控制电路至少具有下列优点及有益效果：在利用步进电动推杆和步进电机油门作为执行器来实现机械阀和发动机节气门开度的调节的应用场景中，本实用新型通过设置与步进电机位置传感器和操纵传感器连接的微控制单元模块，并设置与微控制单元模块连接的步进电机驱动模块，使步进电机控制电路可以根据步进电机位置传感器和操纵传感器的采集信号产生相应的控制命令，以控制部件电机的旋转速度、旋转角度以及旋转方向进行准确控制，从而可以方便的对机械阀和发动机节气门的开度进行精确且稳定的控制。另外，该步进电机控制电路还可以对步进电机的工作电流进行实时的信号采集以及进行相关的设置。

综上所述，本实用新型在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，成为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征以及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型的步进电机控制电路的结构示意图；

图2为本实用新型的电源处理模块对外接电源进行处理的示意图；

图3为本实用新型的微处理器模块的示意图；

图4为本实用新型的步进电机驱动模块的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的步进电机控制电路其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型的步进电机控制电路的具体结构如附图1所示。

在图1中，该步进电机控制电路主要包括：电源处理模块1、微控制单元模块2以及步进电机驱动模块3。

电源处理模块1具有一个电源输入端和两个电源输出端。电源处理模块1外接电源（如车上的电源），且这两个电源输出端的输出电压的规格不相同，如一个为24V，另一个为5V。

电源处理模块1主要用于将其外接的电源转换为具有预定规格的输出电压，并提供给步进电机控制电路中的其他部件，以满足步进电机控制电路中的其他部件的供电需求。

电源处理模块1对外接电源进行处理的一个具体例子如图2所示，电源处理模块1将车上的电源电压进行短路、过压以及滤波处理之后，利用MOS管和稳压二极管将车上电源电压转换成24V的稳压电源，之后，将24V的稳压电源通过电源处理模块1内的稳压芯片而转换成5V的稳压电源，其中，24V稳压电源和5V稳压电源分别提供给微控制单元模块2和步进电机驱动模块3。

微控制单元模块（即MCU模块或者MCU芯片）2与电源处理模块1的一个电源输出端连接，如与电源处理模块1的24V稳压电源输出端连接，从而微控制单元模块2的电源由电源处理模块1提供。

微控制单元模块2应具有多个模数转换端口（如不少于三个A/D转换端口）以及多个I/O接口（如不少于20个I/O接口）。在其多个模数转换端口中，可以选取一个模数转换端口与操纵传感器连接，再选取另一个模数转换端口与步进电机位置传感器连接。

微控制单元模块2可以通过这两个模数转换端口接收操纵传感器传输来的采集信号以及步进电机位置传感器传输来的采集信号，从而微控制单元模块2可以根据其接收到的采集信号产生步进电机控制信号，并向步进电机驱动模块3传输其产生的步进电机控制信号。

微控制单元模块2中设置有相应的控制程序，以使微控制单元模块2可以根据其接收到的采集信号产生对应的步进电机控制信号。

微控制单元模块2产生的步进电机控制信号如附图3所示。

在图3中，MCU芯片在接收到操纵传感器的采集信号和步进电机位置传感器的采集信号后，会产生三路控制信号，即EN信号、CW信号以及CLK信号；其中，EN信号用于控制步进电机驱动模块3是否工作（即步进电机驱动模块3的使能信号），CW信号用于通过步进电机驱动模块3控制步进电机的旋转方向（如控制步进电机是正向旋转还是反向旋转），CLK信号是一个脉冲频率信号，该CLK信号和步进电机驱动模块3的M细分功能信号一起可以决定步进电机的旋转速度。

步进电机驱动模块3与电源处理模块1的另一个电源输出端连接，如与电源处理模块1的5V稳压电源输出端连接，从而步进电机驱动模块3的电源由电源处理模块1提供。

步进电机驱动模块3还与微控制单元模块2以及步进电机线圈分别连接。步进电机驱动模块3主要用于接收微控制单元模块2传输来的步进电机控制信号，并根据该步进电机控制信号对应产生步进电机能够识别的控制命令，之后，步进电机驱动模块3向步进电机线圈输出其对应产生的控制命令。

步进电机驱动模块3主要包括：THB系列的电机驱动芯片以及一些外围辅助元件，如电阻和电容等。T该HB系列的电机驱动芯片可以具体为日本三洋半导体的THB系列的两相步进电机驱动芯片，该THB系列的电机驱动芯片具有双全桥MOSFET驱动、多种细分可选、自动半流锁定、过温以及过流保护等功能。

在步进电机驱动模块3包括THB系列的电机驱动芯片的情况下，步进电机驱动模块3输出控制命令的示意图如图4所示。在图4中，步进电机驱动模块3的THB系列的电机驱动芯片接收微控制单元模块2传输来的EN信号、CW信号以及CLK信号，与EN信号连接的端是步进电机驱动模块3的使能端，如当EN信号为高电平时，恢复步进电机驱动模块3的输出，当EN信号为低电平时，关断步进电机驱动模块3的输出；步进电机驱动模块3基于其接收到的三路信号输出四路OUT信号和一路M细分功能信号，这四路OUT信号可以分别传输至步进电机线圈（如步进电机的A,B相）。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种步进电机控制电路，其特征在于，包括：

电源处理模块，具有一个外接电源的电源输入端和两个输出电压不同的电源输出端；

微控制单元模块，与所述电源处理模块的一个电源输出端连接，且具有多个模数转换端口，其中两个模数转换端口中的一个模数转换端口与操纵传感器连接且另一个模数转换端口与步进电机位置传感器连接，接收操纵传感器和步进电机位置传感器的采集信号，并输出步进电机控制信号；

步进电机驱动模块，与所述电源处理模块的另一个电源输出端、微控制单元模块以及步进电机线圈分别连接，接收微控制单元模块输出的步进电机控制信号，并向步进电机线圈输出控制命令。

2.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述电源处理模块的两个电源输出端分别为24V电源输出端和5V电源输出端，所述24V电源输出端与微控制单元模块连接，所述5V电源输出端与步进电机驱动模块连接。

3.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述微控制单元模块具有的模数转换端口的数量不小于3个。

4.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述微控制单元模块具有多个I/O接口，且所述I/O接口的数量不小于20个。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述步进电机驱动模块包括：THB系列的电机驱动芯片。